[科普中国]-胆固醇液晶

液晶结构

胆固醇液晶的名字来由是因为该液晶的大部分成分是由胆固醇物质所产生的，胆固醇液晶的结构如图1所示，它的层次结构与线状液晶相似，但如果在Z轴方向看，它的指向矢随着一层一层的不同而呈螺旋状分布，指向矢旋转方向都位于X、Y平面上，只是方向不同，指向矢旋转360。所需的分子厚度就称“强度”(pitch)。由于它每一层跟线状液晶相似，所以也叫做“C晶相”。但由于其指向矢的不同，就会产生不同的光学、电学差异，出现了不同的性能特点。2

液晶的种类及胆固醇液晶当液态晶体刚发现时，因为种类很多，所以不同研究领域的人对液晶会有不同的分类方法，如果是依分子排列的有序性来分，液晶一般分成以下四类。

(1)层状液晶(Sematic)

层状液晶的结构是由液晶棒状分子聚集在一起，形成一层一层的结构，其每一层的分子的长轴方向相互平行，且此长轴的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角。由于其结构非常近似于晶体，所以又称做近晶相。

(2)线状液晶(Nematic)

线状液晶是TFT液晶显示器常用的TN型液晶，这种液晶看起来像丝线一样，因此而得名。线状液晶分子在空间上具有一维的规则性排列，所有棒状液晶分子长轴会选择某一特定方向(也就是指向矢)作为主轴，并相互平行排列，而且不像层状液晶一样具有分层结构，与层状型液晶比较，其排列比较无秩序，另外，其黏度较小，所以较易流动(它的流动性主要来自对于分子长轴方向较易自由运动)。3

(3)胆固醇液晶(cholesteric)

胆固醇液晶这个名字的来源，是因为它们大部分是由胆固醇的衍生物所生成的，但有些没有胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相。如果把胆固醇液晶一层一层分开来看，会很像线状液晶，但是，它的指向矢会随着一层一层的不同而像螺旋状一样分布。3

(4)碟状液晶(disk)

碟状液晶也称为柱状液晶，以一个个的液晶来说，它是长的像碟状(disk)，但是其排列就像是柱状(discoid)。

特性及对比胆固醇液晶是应用在电子书显示器上主要的技术之一，由于其与电泳技术类似，都具有双稳态显示的特性，亦即在画面静止时，几乎不需要用电，因此与电泳技术一样具备省电特性。

同时，胆固醇液晶跟电泳技术一样，都是属于反射式显示技术，因此需要借助外在光源照明进行显示，同时也具备强光下可视的特性，不会有强光下反白的问题。

胆固醇液晶在反应速度上，与电泳技术差不多或略佳，用在文字阅读上，反应速度问题不大，不过在支持手写辨识方面，则有赶不上画面显示的缺点。

胆固醇液晶在白色画面的表现上，依然远不及电泳。不过以彩色化发展来说，以E-ink为主流的电泳技术，必须透过彩色滤光片实现彩色，不仅增加成本，更降低反射率表现，未来进入软性显示的门槛更高；与电泳相比，胆固醇液晶目前开发彩色面板的进度更快、效果也相对较佳。1

实际应用柔性LCD技术

液晶显示技术，作为当前平板显示领域最主流的技术，推动了平板显示产业的极大进步，在柔性显示领域也有一席之地。当前用作柔性显示的液晶技术主要有胆固醇液晶显示(Ch-LCD)、铁电液晶显示和顶点双稳态液晶显示等。当前最为成熟的且有较多企业或研究机构推出的柔性试制品的显示是胆固醇液晶显示器，该技术是一种反射显示技术，不需要偏振片和彩色滤光片，可以利用无源矩阵方式驱动，这种液晶显示技术无须背光源，具有双稳态特性，在无外电场作用下显示画面可以稳定显示较长时间，因此功耗非常低，目前在高档电子纸和射频标签取得广泛应用。

由于液晶显示在电子纸领域的应用潜力，当前富士通、LG、三星、东芝、台湾工研院等企业或研究机构对此进行了大量研究，并推出了柔性液晶显示的试制品。4